JP2011087128A - 複眼カメラ及び被写体判別方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】立体物と平面印刷物とが混在し、かつ平面印刷物に陰影が含まれる場合に、大型化やコストアップを招くことなく被写体を適切に判別する。
【解決手段】ステレオカメラは、両眼視差の生じる一対の画像データを取得する。シャッタボタンを半押しすると、二値化変換部によって各画像データが二値化され、二値化後の各画像データが陰影抽出部に入力される。陰影抽出部は、各画像データのそれぞれから主要被写体の陰影部を抽出し、それらの各陰影部を面積算出部に入力する。面積算出部は、これらの各陰影部の面積を算出し、その算出結果を差分算出部に入力する。差分算出部は、各陰影部の面積の差分を算出し、その算出結果をCPUに入力する。CPUは、この差分の絶対値が所定値以上である場合に、主要被写体が立体物であると判別し、所定値以下である場合に、主要被写体が平面印刷物であると判別する。
【選択図】図5
【解決手段】ステレオカメラは、両眼視差の生じる一対の画像データを取得する。シャッタボタンを半押しすると、二値化変換部によって各画像データが二値化され、二値化後の各画像データが陰影抽出部に入力される。陰影抽出部は、各画像データのそれぞれから主要被写体の陰影部を抽出し、それらの各陰影部を面積算出部に入力する。面積算出部は、これらの各陰影部の面積を算出し、その算出結果を差分算出部に入力する。差分算出部は、各陰影部の面積の差分を算出し、その算出結果をCPUに入力する。CPUは、この差分の絶対値が所定値以上である場合に、主要被写体が立体物であると判別し、所定値以下である場合に、主要被写体が平面印刷物であると判別する。
【選択図】図5
Description
本発明は、複数の撮像光学系を用いて両眼視差の生じる複数の画像データを取得する複眼カメラ、及び前記各画像データを基に被写体の判別を行う被写体判別方法に関する。
立体視が可能な画像データ(以下、立体画像データと称す)を生成する複眼カメラが知られている。複眼カメラには、二次元の画像データ(以下、平面画像データと称す)を取得する複数の撮像光学系が設けられている。複眼カメラは、各撮像光学系によって両眼視差の生じる複数の平面画像データを取得し、これらの各平面画像データを合成することによって、立体画像データを生成する。
複眼カメラの多くは、平面画像データを取得する2D撮影モードと、立体画像データを取得する3D撮影モードとを設け、これらの各モードを切り替えられるようにしている。例えば、写真などの平面印刷物が被写体である場合には、立体画像データを取得しても立体感が得られず、むしろ視差の分だけ見辛くなってしまう。このため、ユーザは、被写体が立体物である場合には3D撮影モードを設定し、被写体が平面印刷物である場合には2D撮影モードを設定するといったように、撮影対象の被写体に応じて各撮影モードを切り替える。
また、近年では、各撮影モードの切り替え忘れを防止し、被写体に応じた適切な画像データを取得できるようにするため、被写体が立体物であるか平面印刷物であるかを判別し、その判別結果に応じて各撮影モードを自動的に切り替えることも行われている。
被写体が立体物であるか平面印刷物であるかを判別する方法は、例えば、特許文献1や2などで知られている。特許文献1には、カメラで取得された濃淡画像の陰影から被写体の形状を割り出すことが記載されている。特許文献2には、撮影日時、撮影位置の緯度経度情報、撮影範囲、撮影方位、撮影標高、撮影カメラ角度、レンズの画角などといった撮影情報を基に、航空写真に写った地上構造物の日陰、及びその地上構造物の長さを解析することが記載されている。
しかしながら、特許文献1の方法では、平面印刷物に陰影が含まれる場合に、平面印刷物を立体物であると誤って判別してしまうという問題がある。また、特許文献2の方法を用いて、撮影情報を基に被写体の陰影の出来具合を解析すれば、平面印刷物に陰影が含まれる場合にも適切に判別を行うことができるが、特許文献2の方法では、撮影情報を取得する各種のセンサや陰影の解析装置などを設けなければならず、複眼カメラの大型化やコストアップを招いてしまう。
被写体が立体物であるか平面印刷物であるかを判別する別の方法として、周知のステレオマッチングを用いることが考えられる。しかしながら、ステレオマッチングでは、立体物と平面印刷物とが混在する状態のときに、平面印刷物が主要被写体であったとしても立体物と判別されてしまう。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、立体物と平面印刷物とが混在し、かつ平面印刷物に陰影が含まれる場合に、大型化やコストアップを招くことなく被写体が立体物であるか平面印刷物であるかを適切に判別できるようにすることを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、二次元の平面画像データを取得する複数の撮像光学系を備え、これらの各撮像光学系で取得した各平面画像データを合成することによって立体視が可能な立体画像データを生成するとともに、前記平面画像データを取得する2D撮影モードと、前記立体画像データを取得する3D撮影モードとを有し、これらの各撮影モードを切り替えることができる複眼カメラにおいて、前記各平面画像データのそれぞれから同じ被写体の陰影部を抽出する陰影抽出手段と、前記陰影抽出手段で抽出された各陰影部の面積を算出する面積算出手段と、前記各陰影部の面積の差分を算出する差分算出手段と、前記差分が所定値以上である場合に、前記被写体が立体物であると判別し、前記差分が所定値以下である場合に、前記被写体が平面印刷物であると判別する判別手段とを設けたことを特徴とする。
前記判別手段の判別結果に応じて前記各撮影モードを切り替えるモード切替制御手段を設けると、より好適である。
前記被写体に対する前記各撮像光学系の水平方向の撮影角度を算出する角度算出手段と、前記角度算出手段が算出した前記各撮影角度を基に、前記各陰影部の少なくとも1つを水平方向に伸長又は圧縮させる伸縮率を算出し、その伸縮率に応じて前記各陰影部の少なくとも1つを変形させる伸縮処理を行う陰影部伸縮処理手段とを設け、前記面積算出手段は、前記陰影部伸縮処理手段による前記伸縮処理後の前記各陰影部の面積を算出することが好ましい。
前記各平面画像データから陰影部が抽出されなかった場合に、撮影実行の指示に応答して前記平面画像データと前記立体画像データとの双方を取得する画像取得制御手段を設けることが好ましい。
前記各平面画像データから陰影部が抽出されなかった場合に、前記各平面画像データのそれぞれから同じ被写体の白飛び部を抽出する白飛び抽出手段を設け、前記各白飛び部の面積の差分が所定値以上である場合に、前記被写体が立体物であると判別し、所定値以下である場合に、前記被写体が平面印刷物であると判別する構成としてもよい。
前記被写体に対する前記各撮像光学系の水平方向の撮影角度を算出する角度算出手段と、前記角度算出手段が算出した前記各撮影角度を基に、前記各白飛び部の少なくとも1つを水平方向に伸長又は圧縮させる伸縮率を算出し、その伸縮率に応じて前記各白飛び部の少なくとも1つを変形させる伸縮処理を行う白飛び部伸縮処理手段とを設け、前記面積算出手段は、前記白飛び部伸縮処理手段による前記伸縮処理後の前記各白飛び部の面積を算出することが好ましい。
また、本発明は、両眼視差の生じる複数の画像データを基に、前記各画像データに写った被写体が立体物であるか平面印刷物であるかを判別する被写体判別方法において、前記各画像データのそれぞれから同じ被写体の陰影部を抽出するステップと、抽出された各陰影部の面積を算出するステップと、前記各陰影部の面積の差分を算出するステップと、前記差分が所定値以上である場合に、前記被写体が立体物であると判別し、前記差分が所定値以下である場合に、前記被写体が平面印刷物であると判別するステップとを有することを特徴とする。
本発明では、各平面画像データのそれぞれから同じ被写体の陰影部を抽出し、各陰影部の面積の差分が所定値以上である場合に、被写体が立体物であると判別し、所定値以下である場合に、被写体が平面印刷物であると判別するようにしたので、立体物と平面印刷物とが混在し、かつ平面印刷物に陰影が含まれる場合に、被写体が立体物であるか平面印刷物であるかを適切に判別することができる。また、各種のセンサや複雑な解析を行う解析装置などを設ける必要がないので、複眼カメラの大型化やコストアップを招くこともない。
図1に示すように、ステレオカメラ(複眼カメラ)2は、略矩形に形成されたカメラ本体2aを備えている。カメラ本体2aには、第1及び第2の2つの撮像部(撮像光学系)3、4が設けられている。各撮像部3、4は、被写体光を撮像することにより、被写体光に応じた二次元の画像データ(以下、平面画像データと称す)を取得する。また、各撮像部3、4は、カメラ本体2aの前面からその一部を露呈させ、それぞれの光軸が略平行になるように並べて配置されている。ステレオカメラ2は、各撮像部3、4のそれぞれで撮影を行うことによって両眼視差の生じる一対の平面画像データを取得する。そして、取得した各平面画像データを合成することにより、立体視用の画像データ(以下、立体画像データと称す)を生成する。なお、立体画像データとは、各撮像部3、4で取得された2つの平面画像データを1つにまとめ、1つのファイルとして記録するマルチピクチャーフォーマットの画像データである。
第1撮像部3は、第1撮像レンズ5が組み込まれた第1レンズ鏡筒6を有している。同様に、第2撮像部4は、第2撮像レンズ7が組み込まれた第2レンズ鏡筒8を有している。各レンズ鏡筒6、8は、電源オフ時及び取得した画像の再生時には図中二点鎖線で示すようにカメラ本体2aの内部に収納された収納位置に沈胴し、撮影時には図中実線で示すようにカメラ本体2aの前面側に突出した撮影位置に繰り出す。また、カメラ本体2aの前面には、被写体にフラッシュ光を照射して被写体を照明するためのフラッシュ発光部10が設けられている。
カメラ本体2aの上面には、撮影の実行を指示するためのシャッタボタン11と、電源のON/OFFを切り替えるための電源スイッチ12と、ステレオカメラ2に設けられた各種のモードを切り替えるためのモード切替ダイヤル13とが設けられている。
ステレオカメラ2は、立体画像データを取得する3D撮影モードと、第1撮像部3の平面画像データを取得する2D撮影モードと、被写体に応じて3D撮影モードと2D撮影モードとが自動的に切り替えられる自動切替撮影モードと、取得した立体画像データ又は平面画像データを再生表示するための再生モードとを有している。これらの各モードは、モード切替ダイヤル13を回転操作することで切り替えられる。
図2に示すように、カメラ本体2aの背面には、各撮像レンズ5、7をワイド側もしくはテレ側に変倍するズーム操作を行うためのズームボタン14と、取得した画像や撮影待機時のいわゆるスルー画及び各種のメニュー画面などを表示するための液晶ディスプレイ15と、メニュー画面の表示を指示するためのメニューボタン16と、メニュー画面上の各種のメニューの選択や決定などに用いる十字キー17とが設けられている。
液晶ディスプレイ15は、表面にレンチキュラレンズが設けられた、いわゆる三次元ディスプレイになっている。これにより、ステレオカメラ2では、立体画像データに応じた画像(以下、立体画像と称す)を液晶ディスプレイ15に表示させることにより、その立体画像を裸眼で立体視することができる。また、液晶ディスプレイ15に平面画像データを出力した場合には、その平面画像データに応じた二次元の画像(以下、平面画像と称す)が表示される。
図3に示すように、第1撮像部3は、第1レンズ鏡筒6、第1繰出しモータ31、第1フォーカスモータ32、第1モータドライバ33、第1CCD35、第1タイミングジェネレータ(以下、TGと称す)36、第1CDS37、第1AMP38、第1A/D変換器39で構成されている。
第1レンズ鏡筒6には、第1撮像レンズ5としてズームレンズ5a、フォーカスレンズ5b、絞り5cが組み込まれている。第1レンズ鏡筒6の撮影位置への繰り出しと、収納位置への沈胴は、第1繰出しモータ31の駆動によって行われる。ズームレンズ5a及びフォーカスレンズ5bの光軸方向への進退移動は、第1フォーカスモータ32の駆動によって行われる。各モータ31、32は、第1モータドライバ33に接続されている。第1モータドライバ33は、ステレオカメラ2を統括的に制御するCPU(判別手段、モード切替制御手段、画像取得制御手段)70に接続されており、CPU70からの制御信号に応じて各モータ31、32を駆動させる。
第1撮像レンズ5の背後には、第1CCD35が配置されている。第1撮像レンズ5は、この第1CCD35の受光面に被写体像を結像させる。第1CCD35は、第1TG36に接続されている。第1TG36は、CPU70に接続されており、CPU70の制御の下、タイミング信号(クロックパルス)を第1CCD35に入力する。第1CCD35は、このタイミング信号に応じて受光面に結像された被写体像の撮像を行い、被写体像に対応した撮像信号を出力する。
第1CCD35から出力された撮像信号は、相関二重サンプリング回路である第1CDS37に入力される。第1CDS37は、入力された撮像信号を第1CCD35の各セルの蓄積電荷量に正確に対応したR、G、Bの平面画像データとして出力する。第1CDS37から出力された平面画像データは、第1AMP38で増幅され、さらに第1A/D変換器39でデジタルデータに変換される。このデジタル化された平面画像データは、第1A/D変換器39から右眼画像データとして画像入力コントローラ71に出力される。
第2撮像部4は、第1撮像部3と同様に、第2レンズ鏡筒8、第2繰出しモータ51、第2フォーカスモータ52、第2モータドライバ53、第2CCD55、第2TG56、第2CDS57、第2AMP58、第2A/D変換器59で構成されている。これらの各部は、第1撮像部3のものと同様であるので、詳細な説明は省略する。第2CCD55によって撮像され、第2CDS57、第2AMP58を経由した後、第2A/D変換器59によってデジタルデータに変換された平面画像データは、第2A/D変換器59から左眼画像データとして画像入力コントローラ71に出力される。
画像入力コントローラ71は、データバス72を介してCPU70に接続されている。画像入力コントローラ71は、CPU70の制御の下、各撮像部3、4から入力された各画像データをSDRAM73に記憶させる。
画像信号処理回路74は、SDRAM73から各画像データを読み出し、階調変換、ホワイトバランス補正、γ補正などの各種の画像処理を各画像データに施す。そして、処理後の各画像データを再びSDRAM73に記憶させる。
画像圧縮回路75は、画像信号処理回路74で各種の処理が施された各画像データをSDRAM73から読み出す。そして、それらの各画像データをTIFFやJPEGなどの所定の圧縮形式で圧縮し、SDRAM73に記憶させる。
立体画像生成回路76は、ステレオカメラ2が3D撮影モードに設定されている場合に、画像圧縮回路75で圧縮された各画像データをSDRAM73から読み出す。そして、各画像データを合成することにより、各画像データからマルチピクチャーフォーマットの立体画像データを生成し、その立体画像データをSDRAM73に記憶させる。
液晶ドライバ77は、CPU70からの指示に応じてSDRAM73から立体画像データ又は右眼画像データを読み出す。液晶ドライバ77は、ステレオカメラ2が3D撮影モードに設定されている場合、SDRAM73から立体画像データを読み出し、これに含まれる右眼画像データ及び左眼画像データのそれぞれを上下方向に長い短冊状の画像になるように分割した後、それらを交互に並べて合成することにより、液晶ディスプレイ15に対応したレンチキュラレンズ方式の表示用の画像データを生成する。そして、その表示用の画像データをアナログのコンポジット信号に変換して液晶ディスプレイ15に出力する。これにより、裸眼で立体視可能な立体画像がスルー画として液晶ディスプレイ15に表示される。
一方、液晶ドライバ77は、ステレオカメラ2が2D撮影モードに設定されている場合、SDRAM73から右眼画像データを読み出し、その右眼画像データをアナログのコンポジット信号に変換して液晶ディスプレイ15に出力する。これにより、2D撮影モードの場合には、第1撮像部3で取得された平面画像がスルー画として液晶ディスプレイ15に表示される。
メディアコントローラ78は、CPU70からの指示に応じてメディアスロットに着脱自在に装着された記録メディア80にアクセスし、記録メディア80に対して立体画像データ又は右眼画像データの読み書きを行う。CPU70は、ステレオカメラ2が3D撮影モードに設定されている場合、シャッタボタン11の押下による撮影実行の指示に応答して、立体画像生成回路76で生成された立体画像データを記録メディア80に記録させる。一方、CPU70は、ステレオカメラ2が2D撮影モードに設定されている場合、シャッタボタン11の押下による撮影実行の指示に応答して、画像圧縮回路75で所定の形式に圧縮された右眼画像データを記録メディア80に記録させる。
データバス72には、上記の他に、AE/AWB検出回路82と、AF検出回路83と、二値化変換部84と、陰影抽出部85と、面積算出部86と、差分算出部87とが接続されている。AE/AWB検出回路82は、画像入力コントローラ71からSDRAM73に入力された各画像データを基に、被写体の輝度を表す測光値を算出するAE(自動露出調整)処理を行い、その算出結果をCPU70に入力する。CPU70は、AE/AWB検出回路82から入力された測光値を基に、露出量、及びホワイトバランスの適否を判断し、各撮像部3、4の絞り5c、7cや各CCD35、55の電子シャッタなどの動作を制御する。
AF検出回路83は、画像入力コントローラ71からSDRAM73に入力された各画像データを複数の領域に分割し、各分割領域のそれぞれからコントラスト検出方式によって合焦位置を算出する、いわゆる多点AF(自動焦点調整)処理を行う。AF検出回路83は、右眼画像データの各分割領域の合焦位置を算出したら、これらの各合焦位置を基に被写体までの距離を分割領域毎に算出し、距離が最も近い分割領域に主要被写体が含まれると類推する。そして、その分割領域の合焦位置を、第1撮像レンズ5の合焦位置として決定する。同様に、AF検出回路83は、左眼画像データの各合焦位置を基に被写体までの距離を分割領域毎に算出して距離が最も近い分割領域に主要被写体が含まれると類推し、その分割領域の合焦位置を、第2撮像レンズ7の合焦位置として決定する。
AF検出回路83は、各撮像レンズ5、7の合焦位置を決定したら、それらの各合焦位置の情報をCPU70に入力するとともに、各合焦位置の分割領域の情報を陰影抽出部85に入力する。CPU70は、AF検出回路83から各合焦位置の情報が入力されたら、その情報に応じて各フォーカスモータ32、52を駆動し、それぞれの合焦位置に各フォーカスレンズ5b、7bを移動させることにより、各撮像レンズ5、7を合焦させる。
二値化変換部84は、ステレオカメラ2が自動切替撮影モードに設定されている場合に、画像入力コントローラ71が入力した各画像データをSDRAM73から読み出し、それらの各画像データを白黒の二値に変換する。二値化変換部84は、各画像データに含まれる全ての画素について輝度値の判定を行い、輝度値が所定の閾値以下の画素は黒、輝度値が所定の閾値以上の画素は白とすることにより、図4に示すように、各画像データを白黒の二値に変換する。画像データの各画素のうち、輝度値が所定の閾値以下の部分(二値化によって黒になる部分)は、陰影部であると判断することができる。すなわち、二値化変換部84は、上記のように各画像データを二値化することによって、各画像データを陰影部と、それ以外の部分とに区別する。二値化変換部84は、各画像データを二値化させたら、その変換後の各画像データを陰影抽出部85に入力する。
なお、図4では、主要被写体の中心とステレオカメラ2の中心とが略一致するように配置して撮影を行った状態を示している。そして、図4(a)は、主要被写体を立体物とした場合の左眼画像データの主要被写体、図4(b)は、主要被写体を立体物とした場合の右眼画像データの主要被写体、図4(c)は、主要被写体を平面印刷物とした場合の左眼画像データの主要被写体、図4(d)は、主要被写体を平面印刷物とした場合の右眼画像データの主要被写体を、それぞれ示している。さらに、図4(e)〜図4(h)は、図4(a)〜図4(d)を二値化した状態を示している。図4では、(a)と(e)、(b)と(f)、(c)と(g)、(d)と(h)が、それぞれ対応している。すなわち、図4(a)の左眼画像データを二値化変換部84で二値化させたものが、図4(e)である。
陰影抽出部85は、二値化変換部84から二値化後の各画像データが入力された場合に、これらの各画像データ、及びAF検出回路83から入力された各合焦位置の分割領域の情報を基に、各画像データのそれぞれから主要被写体の陰影部を抽出する抽出処理を行う。陰影抽出部85は、例えば、各分割領域の情報を基に主要被写体のおおよその位置を特定し、周知のパターン認識技術を用いることによって、その位置から主要被写体の輪郭を抽出する。そして、抽出した輪郭の内側の黒の部分を、主要被写体の陰影部として抽出する。
陰影抽出部85は、二値化された各画像データのそれぞれから主要被写体の陰影部を抽出したら、それらの各陰影部を面積算出部86に入力する。また、陰影抽出部85は、各画像データの主要被写体から陰影部が抽出されなかった場合、その旨を示す陰影部抽出不可信号をCPU70に送信する。
面積算出部86は、陰影抽出部85から主要被写体の各陰影部が入力された場合に、これらの各陰影部の面積を算出する。面積算出部86は、例えば、陰影部の画素の数を数え、その画素数に1画素分の面積を乗じることによって陰影部の面積を算出する。画像算出部86は、主要被写体の各陰影部の面積を算出したら、その算出結果を差分算出部87に入力する。
差分算出部87は、面積算出部86から主要被写体の各陰影部の面積が入力された場合に、右眼画像データの主要被写体の陰影部の面積と、左眼画像データの主要被写体の陰影部の面積との差分を算出し、その算出結果をCPU70に入力する。
CPU70は、差分算出部87から陰影部の面積の差分が入力されると、この差分を基に、3D撮影モードと2D撮影モードとの切り替えを判定する切替判定処理を行う。主要被写体が平面印刷物である場合には、視点が変わったとしても平面に対する角度が変わるだけであるので、これに含まれる陰影部の形状が大きく変化することはない。一方、主要被写体が立体物である場合には、視点が変わると被写体の見え方自体が変化するため、これにともなって陰影部の形状の変化量も大きくなる。従って、陰影部の面積差は、主要被写体が平面印刷物である場合よりも立体物である場合の方が大きくなる。
このため、CPU70は、差分の絶対値が所定値以上の場合には、主要被写体が立体物であると判別し、ステレオカメラ2を3D撮影モードに設定する。一方、CPU70は、差分の絶対値が所定値以下の場合には、主要被写体が平面印刷物であると判別し、ステレオカメラ2を2D撮影モードに設定する。これにより、自動切替撮影モードでは、3D撮影モードと2D撮影モードとが自動的に切り替えられる。
CPU70には、EEPROM88が接続されている。EEPROM88には、ステレオカメラ2を制御するための各種のプログラムやデータが記憶されている。CPU70は、各種のプログラムなどをEEPROM88から適宜読み出し、これらに基づいて処理を実行することにより、ステレオカメラ2の各部を制御する。
また、CPU70には、シャッタボタン11、電源スイッチ12、モード切替ダイヤル13、ズームボタン14、メニューボタン16、十字キー17の各操作部材が接続されている。これらの各操作部材は、ユーザによる操作を検出し、その検出結果をCPU70に入力する。
シャッタボタン11は、2段階押しのスイッチになっている。シャッタボタン11を軽く押圧(半押し)すると、各撮像レンズ5、7のAE処理や多点AF処理などの各種撮影準備処理が施される。また、ステレオカメラ2が自動切替撮影モードに設定されている場合には、シャッタボタン11の半押しに応答して切替判定処理が行われる。そして、半押しした状態からシャッタボタン11をもう一度強く押圧(全押し)すると、各撮像部3、4の1画面分の撮像信号が平面画像データに変換される。
電源スイッチ12は、スライド式のスイッチになっている(図1参照)。電源スイッチ12をON位置に移動させると、図示を省略したバッテリの電力が各部に供給され、ステレオカメラ2が起動する。そして、電源スイッチ12をOFF位置に移動させると、電力の供給が停止され、ステレオカメラ2が停止状態になる。CPU70は、電源スイッチ12及びモード切替ダイヤル13の操作が検出されると、これらの操作に応じて各繰出しモータ31、51を駆動し、各レンズ鏡筒6、8を沈胴/繰り出しさせる。
CPU70は、ズームボタン14の操作が検出されると、これに応じて各フォーカスモータ32、52を駆動し、各ズームレンズ5a、7aを光軸方向に進退移動させる。そして、ワイド端とテレ端との間に所定の間隔で複数設定されたズーム位置に各ズームレンズ5a、7aを配置することにより、各撮像部3、4のズーム倍率を変化させる。また、この際、CPU70は、各フォーカスモータ32、52を連動させて駆動し、各ズームレンズ5a、7aを同じズーム位置に配置する。
次に、図5に示すフローチャートを参照しながら、自動切替撮影モードの動作手順について説明する。ユーザは、自動切替撮影モードで撮影を行う場合、先ず電源スイッチ12を操作してステレオカメラ2を起動させた後、モード切替ダイヤル13を操作してステレオカメラ2を自動切替撮影モードに設定する。ユーザは、自動切替撮影モードに設定した後、ステレオカメラ2を所望の被写体に向け、シャッタボタン11を半押しする。
ステレオカメラ2のCPU70は、シャッタボタン11が半押しされたことを検知すると、これに応答してAE/AWB検出回路82にAE処理の実行を指示するとともに、AF検出回路83に多点AF処理の実行を指示する。
AE/AWB検出回路82は、CPU70からの指示に応答して測光値を算出し、その算出結果をCPU70に入力する。AF検出回路83は、CPU70からの指示に応答して各撮像レンズ5、7の合焦位置を求め、それらの各合焦位置の情報をCPU70に入力するとともに、各合焦位置の分割領域の情報を陰影抽出部85に入力する。
CPU70は、AE/AWB検出回路82から測光値が入力されると、その測光値を基に、各撮像部3、4の絞り5c、7cや各CCD35、55の電子シャッタなどの動作を制御し、各撮像部3、4の露出量及びホワイトバランスを調節する。また、CPU70は、AF検出回路83から各合焦位置の情報が入力されると、その情報に応じて各フォーカスモータ32、52を駆動し、それぞれの合焦位置に各フォーカスレンズ5b、7bを移動させることにより、各撮像レンズ5、7を合焦させる。
また、CPU70は、ステレオカメラ2が自動切替撮影モードに設定されている場合にシャッタボタン11の半押しを検知すると、AE処理や多点AF処理の実行を指示するとともに、二値化変換部84に各画像データの二値化を指示する。二値化変換部84は、CPU70からの指示に応じてSDRAM73から各画像データを読み出し、それらの各画像データを二値化する(図4参照)。そして、その変換後の各画像データを陰影抽出部85に入力する。
陰影抽出部85に二値化後の各画像データが入力されると、各画像データのそれぞれから主要被写体の陰影部を抽出する抽出処理が行われる。陰影部が抽出された場合には、それらの各陰影部が面積算出部86に入力される。一方、陰影部が抽出されなかった場合には、陰影部抽出不可信号がCPU70に送信される。
面積算出部86に主要被写体の各陰影部が入力されると、これらの各陰影部の面積が算出され、その算出結果が差分算出部87に入力される。そして、差分算出部87に主要被写体の各陰影部の面積が入力されると、各陰影部の面積の差分が算出され、その算出結果がCPU70に入力される。
CPU70は、差分算出部87から陰影部の面積の差分が入力されると、この差分の絶対値が所定値以上か否かを判定する。所定値以上であると判定した場合には、主要被写体が立体物であると判別し、ステレオカメラ2を3D撮影モードに設定する。所定値以下であると判定した場合には、主要被写体が平面印刷物であると判別し、ステレオカメラ2を2D撮影モードに設定する。これにより、各画像データに立体物と平面印刷物とが混在し、かつ平面印刷物に陰影が含まれる場合でも、主要被写体が立体物であるか平面印刷物であるかを適切に判別することができる。また、各種のセンサや複雑な解析を行う解析装置などを設ける必要がないので、複眼カメラの大型化やコストアップを招くこともない。
ステレオカメラ2が3D撮影モードに設定された状態でシャッタボタン11を全押しすると、立体画像生成回路76で生成された立体画像データが記録メディア80に記録される。一方、ステレオカメラ2が2D撮影モードに設定された状態でシャッタボタン11を全押しすると、画像圧縮回路75で所定の形式に圧縮された右眼画像データが記録メディア80に記録される。
また、CPU70は、陰影抽出部85からの陰影部抽出不可信号を受信した場合には、シャッタボタン11の全押しに応答して立体画像データと右眼画像データとを記録メディア80に記録し、これらの双方を取得する。こうすれば、陰影が出にくい光源環境下で撮影を行った場合にも、被写体に対して適切な画像データを確実に取得することができる。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。なお、上記第1の実施形態と機能・構成上同一のものについては、同符号を付し、詳細な説明は省略する。図6に示すように、本実施形態のステレオカメラ100には、角度算出部102と、伸縮処理部104とが設けられている。
角度算出部102は、CPU70からの指示に応じて画像入力コントローラ71が入力した各画像データをSDRAM73から読み出す。そして、これらの各画像データを基に、主要被写体に対する第1撮像部3の水平方向の撮影角度α、及び主要被写体に対する第2撮像部4の水平方向の撮影角度β(いずれも図7参照)を算出し、その算出結果をCPU70に入力する。
角度算出部102は、各撮像部3、4の撮影角度α、βを算出する場合、まず第1撮像部3と主要被写体MTとを結ぶ線分TLと第1撮像部3の光軸OAとの成す角度γ−R(図8参照)を算出する。角度γ−Rは、第1撮像部3の撮影画角をθ、第1撮像部3の水平方向の画素数を2X、主要被写体MTの中心が写る画素を第n画素、主要被写体MTまでの距離を仮想的に1としたとき、下式(1)で求めることができる。そして、これと同様の手順で、第2撮像部4と主要被写体MTとを結ぶ線分TLと第2撮像部4の光軸OAとの成す角度γ−Lを算出する。
γ−R(L)=arctan{(X−n)/X・tan(θ/2)} ・・・(1)
γ−R(L)=arctan{(X−n)/X・tan(θ/2)} ・・・(1)
角度算出部102は、角度γ−R、γ−Lを算出したら、下記(2)、(3)式に示すように、これらに90度を加算することによって、撮影角度α、βを算出する。角度算出部102は、撮影角度α、βを算出したら、これらをCPU70に入力する。
α = γ−R + 90 ・・・(2)
β = γ−L + 90 ・・・(3)
α = γ−R + 90 ・・・(2)
β = γ−L + 90 ・・・(3)
伸縮処理部104には、角度算出部102が算出した撮影角度α、βがCPU70を介して入力されるとともに、陰影抽出部85から各画像データの主要被写体の各陰影部が入力される。伸縮処理部104は、CPU70からの指示に応じて、右眼画像データの主要被写体の陰影部を水平方向(各撮像部3、4が並ぶ方向)に所定量だけ伸長又は圧縮して変形させる伸縮処理を行う。伸縮処理部104は、撮影対象である主要被写体の幅をA、第1撮像部3から見える主要被写体の幅をd−right、第2撮像部4から見える主要被写体の幅をd−leftとしたとき、下式(4)によって右眼画像データの伸縮率Pを算出する。
P = d−left / d−right
= A・sinβ / A・sinα
= sinβ / sinα ・・・(4)
P = d−left / d−right
= A・sinβ / A・sinα
= sinβ / sinα ・・・(4)
伸縮処理部104は、伸縮率Pを算出した後、その伸縮率Pに応じて右眼画像データの陰影部を伸縮させる。そして、伸縮処理部104は、その処理後の右眼画像データの陰影部、及び処理を行っていないそのままの左眼画像データの陰影部を面積算出部86に入力する。面積算出部86は、伸縮処理部104から主要被写体の各陰影部が入力された場合、上記第1の実施形態と同様に、これらの各陰影部に対して面積の算出を行い、その算出結果を差分算出部87に入力する。
次に、図9に示すフローチャートを参照しながら、本実施形態の処理手順について説明する。ステレオカメラ2を自動切替撮影モードに設定し、シャッタボタン11を半押しすると、これに応答してAE処理及び多点AF処理が実行され、各撮像部3、4の露出量及びホワイトバランスの調節が行われるとともに、各撮像レンズ5、7の合焦が行われる。また、これと同時に二値化変換部84によって各画像データが二値化され、その二値化後の各画像データが陰影抽出部85に入力される。
陰影抽出部85に二値化後の各画像データが入力されると、各画像データのそれぞれから主要被写体MTの陰影部を抽出する抽出処理が行われる。陰影部が抽出された場合には、それらの各陰影部が面積算出部86、及び伸縮処理部104に入力される。一方、陰影部が抽出されなかった場合には、陰影部抽出不可信号がCPU70に送信される。
CPU70は、陰影抽出部85によって各画像データから陰影部が抽出されたら、角度算出部102に各撮像部3、4の撮影角度α、βの算出を指示する。角度算出部102は、CPU70からの指示が入力されると、これに応答してSDRAM73から各画像データを読み出し、上記(1)〜(3)式によって撮影角度α、βを算出する。この後、角度算出部102は、算出した撮影角度α、βをCPU70に入力する。
CPU70は、角度算出部102から撮影角度α、βが入力されたら、これらの各撮影角度α、βの絶対値の差分(|α|−|β|)を算出し、その差分の絶対値が所定値以上か否かを判定する。CPU70は、所定値以上であると判定した場合、主要被写体MTに対する各撮像部3、4の撮影角度α、βが大きく異なる、すなわち主要被写体MTが各撮像部3、4のどちらかに寄っていると判断し、伸縮処理部104に伸縮処理の実行を指示する。また、この際、CPU70は、伸縮処理の実行の指示とともに、各撮影角度α、βを伸縮処理部104に入力する。
伸縮処理部104は、CPU70からの指示が入力されたことに応答し、上記(4)式によって右眼画像データの伸縮率Pを算出する。伸縮処理部104は、伸縮率Pを算出したら、陰影抽出部85から入力された右眼画像データの陰影部を、その伸縮率Pに応じて伸縮させる。そして、処理後の右眼画像データの陰影部、及びそのままの左眼画像データの陰影部を面積算出部86に入力する。
一方、CPU70は、所定値以下であると判定した場合、主要被写体MTに対する各撮像部3、4の撮影角度α、βが同程度、すなわち主要被写体MTが各撮像部3、4の中心付近にあると判断し、面積算出部86に各陰影部の面積の算出を指示する。
面積算出部86は、伸縮処理部104から主要被写体MTの各陰影部が入力された場合、これらの各陰影部に対して面積の算出を行い、その算出結果を差分算出部87に入力する。一方、面積算出部86は、CPU70から面積の算出の指示が入力された場合には、陰影抽出部85から入力された各画像データの陰影部に対して面積の算出を行い、その算出結果を差分算出部87に入力する。
差分算出部87に主要被写体MTの各陰影部の面積が入力されると、各陰影部の面積の差分が算出され、その算出結果がCPU70に入力される。CPU70は、差分算出部87から陰影部の面積の差分が入力されると、この差分の絶対値が所定値以上か否かを判定する。所定値以上であると判定した場合には、主要被写体MTが立体物であると判別し、ステレオカメラ2を3D撮影モードに設定する。所定値以下であると判定した場合には、主要被写体MTが平面印刷物であると判別し、ステレオカメラ2を2D撮影モードに設定する。また、CPU70は、陰影抽出部85からの陰影抽出不可信号を受信した場合には、主要被写体MTが平面印刷物であると判別し、ステレオカメラ2を2D撮影モードに設定する。
図7に示すように、平面印刷物の主要被写体MTを撮影する際に、主要被写体MTに対する各撮像部3、4の水平方向の撮影角度が大きく異なると、図10に示すように、各画像データに写る主要被写体MTの幅(水平方向の大きさ)に差が生じてしまう。例えば、図7に示すように、第2撮像部4が主要被写体MTと対面し、第1撮像部3が主要被写体MTに対して角度が付いている場合には、図10(a)、(b)に示すように、左眼画像データの主要被写体MTの幅よりも右眼画像データの主要被写体MTの幅の方が狭くなってしまう。
このような状態では、主要被写体MTの幅に応じて陰影部の幅も狭くなってしまうため、この状態のまま各画像データの陰影部の差分を算出してしまうと、主要被写体MTが平面印刷物であるにも関わらず立体物であると判別されてしまう恐れがある。なお、図10(a)は、図7の撮影状態における左眼画像データの主要被写体MT、図10(b)は、同右眼画像データの主要被写体MTを、それぞれ示している。さらに、図10(c)、(d)は、図10(a)、(b)を二値化した状態を示している。
これに対し、上記のように、各撮像部3、4の撮影角度α、βを算出し、これらの各撮影角度α、βの差分の絶対値が所定値以上である場合に伸縮処理を行うようにすれば、撮影角度に起因する主要被写体MTの幅の差が補正されるので、主要被写体MTに対する各撮像部3、4の撮影角度α、βが大きく異なる場合でも主要被写体MTが立体物であるか平面印刷物であるかを精度良く判別することができる。
なお、本実施形態では、各撮影角度α、βの差分の絶対値が所定値以上である場合に伸縮処理を行ったが、これに限ることなく、各撮影角度α、βを算出した後、これらの算出結果に応じて必ず伸縮処理を行ってもよい。また、本実施形態では、右眼画像データの主要被写体の陰影部を伸縮させるようにしたが、これに限ることなく、左眼画像データの主要被写体の陰影部を伸縮させてもよいし、各画像データの陰影部の双方を相対的に伸縮させてもよい。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。図11に示すように、本実施形態のステレオカメラ110には、各画像データから白飛び部を抽出するための白飛び抽出部112が設けられている。CPU70は、陰影抽出部85からの陰影部抽出不可信号を受信した場合に、二値化変換部84に二値化のやり直しを指示する。
二値化変換部84は、CPU70から二値化のやり直しが指示されると、やり直しの前よりも閾値を高く設定して各画像データを二値化する。すなわち、二値化変換部84は、1回目は各画像データを二値化することによって、各画像データを陰影部と、それ以外の部分とに区別したが、やり直しが指示された場合には、閾値(輝度値)を高く設定することによって、各画像データを白飛び部と、それ以外の部分とに区別する。二値化変換部84は、各画像データを二値化させたら、その変換後の各画像データを白飛び抽出部112に入力する。
白飛び抽出部112には、二値化変換部84から各画像データが入力されるとともに、AF検出回路83から各合焦位置の分割領域の情報が入力される。白飛び抽出部112は、陰影抽出部85と同様に、二値化変換部84から二値化後の各画像データが入力された場合に、これらの各画像データ、及びAF検出回路83から入力された各合焦位置の分割領域の情報を基に、各画像データのそれぞれから主要被写体の白飛び部を抽出する。そして、抽出した各白飛び部を面積算出部86に入力する。また、白飛び抽出部112は、各画像データの主要被写体から白飛び部が抽出されなかった場合、その旨を示す白飛び部抽出不可信号をCPU70に送信する。
面積算出部86は、白飛び抽出部112から主要被写体の各白飛び部が入力されたら、陰影部の場合と同様に、これらの各白飛び部の面積を算出し、その算出結果を差分算出部87に入力する。
次に、図12に示すフローチャートを参照しながら、本実施形態の処理手順について説明する。ステレオカメラ2を自動切替撮影モードに設定し、シャッタボタン11を半押しすると、これに応答してAE処理及び多点AF処理が実行され、各撮像部3、4の露出量及びホワイトバランスの調節が行われるとともに、各撮像レンズ5、7の合焦が行われる。また、これと同時に二値化変換部84によって各画像データが二値化され、その二値化後の各画像データが陰影抽出部85に入力される。
陰影抽出部85に二値化後の各画像データが入力されると、各画像データのそれぞれから主要被写体の陰影部を抽出する抽出処理が行われる。陰影部が抽出された場合には、それらの各陰影部が面積算出部86に入力される。一方、陰影部が抽出されなかった場合には、陰影部抽出不可信号がCPU70に送信される。
面積算出部86に主要被写体の各陰影部が入力されると、これらの各陰影部の面積が算出され、その算出結果が差分算出部87に入力される。差分算出部87に主要被写体の各陰影部の面積が入力されると、各陰影部の面積の差分が算出され、その算出結果がCPU70に入力される。
CPU70は、陰影抽出部85からの陰影部抽出不可信号を受信した場合、二値化変換部84に二値化のやり直しを指示する。二値化変換部84にやり直しが指示されると、やり直しの前よりも高い閾値で各画像データが二値化され、その変換後の各画像データを白飛び抽出部112に入力される。
白飛び抽出部112に二値化後の各画像データが入力されると、各画像データのそれぞれから主要被写体の白飛び部を抽出する抽出処理が行われる。白飛び部が抽出された場合には、それらの各白飛び部が面積算出部86に入力される。一方、白飛び部が抽出されなかった場合には、白飛び部抽出不可信号がCPU70に送信される。
面積算出部86に主要被写体の各白飛び部が入力されると、これらの各白飛び部の面積が算出され、その算出結果が差分算出部87に入力される。差分算出部87に主要被写体の各白飛び部の面積が入力されると、各白飛び部の面積の差分が算出され、その算出結果がCPU70に入力される。
CPU70は、差分算出部87から陰影部の面積の差分、もしくは白飛び部の面積の差分が入力されると、この差分の絶対値が所定値以上か否かを判定する。そして、所定値以上であると判定した場合には、主要被写体を立体物と判別してステレオカメラ2を3D撮影モードに設定し、所定値以下であると判定した場合には、主要被写体を平面印刷物と判別してステレオカメラ2を2D撮影モードに設定する。こうすれば、陰影部が抽出できない場合でも主要被写体が立体物であるか平面印刷物であるかを適切に判別することができる。また、CPU70は、白飛び抽出部112からの白飛び部抽出不可信号を受信した場合には、主要被写体が平面印刷物であると判別し、ステレオカメラ2を2D撮影モードに設定する。
なお、図13に示すステレオカメラ120のように、角度算出部102と、伸縮処理部104と、白飛び抽出部112とを設け、図14のフローチャートに示すように、各陰影部又は各白飛び部が抽出された際に、各撮像部3、4の撮影角度α、βを算出し、これらの各撮影角度α、βの差分の絶対値が所定値以上である場合に伸縮処理を行うことにより、撮影角度α、βに起因する主要被写体の幅の差を補正するようにしてもよい。この際、各撮影角度α、βの算出手順、及び伸縮処理の手順は、上記第2の実施形態と同様に行えばよい。
上記各実施形態では、2D撮影モードの際に、右眼画像データを取得したが、これに限ることなく、左眼画像データを取得してもよいし、右眼画像データと左眼画像データとの双方を取得してもよい。
上記各実施形態では、多点AFによって被写体までの距離を分割領域毎に算出し、距離が最も近い分割領域に主要被写体が含まれると類推するようにしたが、これに限ることなく、例えば、各画像データを基にしたステレオマッチングによって距離が最も近い被写体を求め、その被写体を主要被写体と類推してもよい。また、主要被写体は、距離が最も近いものに限定されるものではなく、各画像データのそれぞれに写った同一の被写体であればよい。
上記各実施形態では、マルチピクチャーフォーマットの画像データを立体画像データとして示したが、立体画像データは、これに限定されるものではない。例えば、液晶ドライバ77で生成した表示用の画像データを立体画像データとしてもよい。また、上記各実施形態では、液晶ディスプレイ15を表面にレンチキュラレンズが設けられた三次元ディスプレイとし、レンチキュラレンズ方式の表示用の画像データを生成するようにしたが、これに限ることなく、液晶ディスプレイ15を表面にパララックスバリアが設けられた三次元ディスプレイとし、パララックスバリア方式の画像データを表示用の画像データとして生成してもよい。さらに、表示用の画像データは、偏光フィルタメガネを用いて観察する偏光表示方式の画像データなどとしてもよい。
上記各実施形態では、第1及び第2の2つの撮像部3、4を備えたステレオカメラ2に本発明を適用した例を示したが、本発明は、これに限ることなく、3つ以上の撮像部を有するカメラに適用してもよい。
2 ステレオカメラ(複眼カメラ)
3 第1撮像部(撮像光学系)
4 第2撮像部(撮像光学系)
70 CPU(判別手段、モード切替制御手段、画像取得制御手段)
85 陰影抽出部(陰影抽出手段)
86 面積算出部(面積算出手段)
87 差分算出部(差分算出手段)
102 角度算出部(角度算出手段)
104 伸縮処理部(陰影部伸縮処理手段、白飛び部伸縮処理手段)
112 白飛び抽出部(白飛び抽出手段)
3 第1撮像部(撮像光学系)
4 第2撮像部(撮像光学系)
70 CPU(判別手段、モード切替制御手段、画像取得制御手段)
85 陰影抽出部(陰影抽出手段)
86 面積算出部(面積算出手段)
87 差分算出部(差分算出手段)
102 角度算出部(角度算出手段)
104 伸縮処理部(陰影部伸縮処理手段、白飛び部伸縮処理手段)
112 白飛び抽出部(白飛び抽出手段)
Claims (7)
- 二次元の平面画像データを取得する複数の撮像光学系を備え、これらの各撮像光学系で取得した各平面画像データを合成することによって立体視が可能な立体画像データを生成するとともに、前記平面画像データを取得する2D撮影モードと、前記立体画像データを取得する3D撮影モードとを有し、これらの各撮影モードを切り替えることができる複眼カメラにおいて、
前記各平面画像データのそれぞれから同じ被写体の陰影部を抽出する陰影抽出手段と、
前記陰影抽出手段で抽出された各陰影部の面積を算出する面積算出手段と、
前記各陰影部の面積の差分を算出する差分算出手段と、
前記差分が所定値以上である場合に、前記被写体が立体物であると判別し、前記差分が所定値以下である場合に、前記被写体が平面印刷物であると判別する判別手段とを設けたことを特徴とする複眼カメラ。 - 前記判別手段の判別結果に応じて前記各撮影モードを切り替えるモード切替制御手段を設けたことを特徴とする請求項1記載の複眼カメラ。
- 前記被写体に対する前記各撮像光学系の水平方向の撮影角度を算出する角度算出手段と、
前記角度算出手段が算出した前記各撮影角度を基に、前記各陰影部の少なくとも1つを水平方向に伸長又は圧縮させる伸縮率を算出し、その伸縮率に応じて前記各陰影部の少なくとも1つを変形させる伸縮処理を行う陰影部伸縮処理手段とを設け、
前記面積算出手段は、前記陰影部伸縮処理手段による前記伸縮処理後の前記各陰影部の面積を算出することを特徴とする請求項1又は2記載の複眼カメラ。 - 前記各平面画像データから陰影部が抽出されなかった場合に、撮影実行の指示に応答して前記平面画像データと前記立体画像データとの双方を取得する画像取得制御手段を設けたことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の複眼カメラ。
- 前記各平面画像データから陰影部が抽出されなかった場合に、前記各平面画像データのそれぞれから同じ被写体の白飛び部を抽出する白飛び抽出手段を設け、
前記各白飛び部の面積の差分が所定値以上である場合に、前記被写体が立体物であると判別し、所定値以下である場合に、前記被写体が平面印刷物であると判別することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の複眼カメラ。 - 前記被写体に対する前記各撮像光学系の水平方向の撮影角度を算出する角度算出手段と、
前記角度算出手段が算出した前記各撮影角度を基に、前記各白飛び部の少なくとも1つを水平方向に伸長又は圧縮させる伸縮率を算出し、その伸縮率に応じて前記各白飛び部の少なくとも1つを変形させる伸縮処理を行う白飛び部伸縮処理手段とを設け、
前記面積算出手段は、前記白飛び部伸縮処理手段による前記伸縮処理後の前記各白飛び部の面積を算出することを特徴とする請求項5記載の複眼カメラ。 - 両眼視差の生じる複数の画像データを基に、前記各画像データに写った被写体が立体物であるか平面印刷物であるかを判別する被写体判別方法において、
前記各画像データのそれぞれから同じ被写体の陰影部を抽出するステップと、
抽出された各陰影部の面積を算出するステップと、
前記各陰影部の面積の差分を算出するステップと、
前記差分が所定値以上である場合に、前記被写体が立体物であると判別し、前記差分が所定値以下である場合に、前記被写体が平面印刷物であると判別するステップとを有することを特徴とする被写体判別方法。
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